WO2012030113A2 - 광확산 도광판, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치 - Google Patents

광확산 도광판, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치 Download PDF

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WO2012030113A2
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guide plate
diffusion
light guide
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임정구
안기환
이순아
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동우화인켐 주식회사
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    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G02B6/0061—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to provide homogeneous light output intensity

Definitions

  • the present invention relates to a light diffusing light guide plate, a backlight unit including the same, and a liquid crystal display device.
  • the backlight unit used in the liquid crystal display device is classified into an edge type and a direct type according to the shape of the light source.
  • the light sources include EL (Electro Luminescence) and CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp). , Hot Cathode Fluorescent Lamp (HCFL), Light Emitting Diode (LED) and the like are used.
  • EL Electro Luminescence
  • CCFL Cold Cathode Fluorescent Lamp
  • HCFL Hot Cathode Fluorescent Lamp
  • LED Light Emitting Diode
  • the edge type backlight unit can significantly reduce the number of light sources as compared to the direct type backlight unit, and thus, the edge type backlight unit is widely used in various liquid crystal display devices.
  • a general edge type backlight unit includes a light guide plate, a reflector formed on a rear surface of the light guide plate, and a light source fixed to both side surfaces of the light guide plate.
  • the light guide plate reflects the light incident from the light source to be emitted upward, thereby helping to distribute the light evenly on the front surface of the light guide plate.
  • a diffusion sheet and a prism sheet are provided on an upper surface of the light guide plate to improve luminance.
  • the conventional backlight unit has a disadvantage in that luminous efficiency is lowered because light incident on the light guide plate from the light source on the side of the light guide plate is not sufficiently emitted upward. Accordingly, there has been an attempt to increase luminous efficiency by scattering light trapped inside the LGP by including a light diffusing agent inside the LGP, but the conventional LGP still has a disadvantage in that it does not obtain sufficient luminous efficiency.
  • the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a light-diffusion light guide plate that can maximize the luminous efficiency as well as excellent uniformity of the luminance by emitting the light incident to the light guide plate to the upper side. have.
  • Another object of the present invention is to provide a backlight unit capable of maximizing luminous efficiency while having excellent luminance uniformity.
  • Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which can maximize luminous efficiency while having excellent luminance uniformity.
  • the present invention is formed using a composition comprising a transparent resin and a light diffusing agent, the base layer comprising a left and right light incident part to the light incident on the side; A diffusion ink layer formed by forming diffusion ink in the form of a dot on the back surface of the substrate layer; And a diffused ink non-coated region on which the diffusion ink is not applied to the left and right light incident portions of the rear surface of the base layer, respectively.
  • the diffusion ink layer is formed such that the ink density calculated by the following Equation 1 decreases toward the light incident portion from the center of the back surface of the substrate layer,
  • the ink density at the center of the back surface of the base layer is 0.15 to 0.25 to provide a light guide plate.
  • the area of each of the diffusion ink non-coated regions formed on each of the left and right light incident portions sides is 30% or less with respect to the entire area of the back surface of the base layer.
  • the area of the diffusion ink non-coated area formed on each of the left and right light incident portions is preferably 15 to 30% of the total area of the back surface of the base layer.
  • the light diffusing agent preferably has an average particle diameter of 0.5 to 5.0 ⁇ m.
  • the refractive index difference between the transparent resin and the light diffusing agent is 0.1 to 1.1.
  • the present invention provides a backlight unit comprising the light guide plate.
  • the present invention provides a liquid crystal display device comprising the backlight unit.
  • a dot-type diffusion ink layer having a predetermined distribution density is formed on the rear surface of the substrate layer, and a light diffusing agent having a predetermined average particle diameter and a refractive index is included in the substrate layer. It is possible to maximize the emission rate of the light incident from the side, thereby maximizing the luminous efficiency. Therefore, when the light diffusing light guide plate is applied to the backlight unit and the liquid crystal display, the luminous efficiency may be maximized.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of a backlight unit of an edge type light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the backlight unit shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a rear surface of the light guide plate illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a view illustrating a structure of a backlight unit of an edge type light emitting diode according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the backlight unit illustrated in FIG. 1
  • FIG. 3 is a view of the light guide plate illustrated in FIG. 1. A perspective view showing the back side.
  • a backlight unit includes a light guide plate 10, a reflection plate 30 formed on a rear surface of the light guide plate 10, and both side surfaces of the light guide plate 10. It includes a light source 20 fixed to.
  • a diffusion sheet and a prism sheet may be provided on the upper surface of the light guide plate 10 to improve luminance.
  • the light emitting diode is illustrated in the drawing as the light source 20, which is an exemplary embodiment, those skilled in the art will recognize the light source 20 as EL (Electro Luminescence), CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), or HCFL (Hot Cathode Fluorescent Lamp). It will be understood that it is easy to change.
  • the present invention has the characteristics of the light guide plate 10 in the above-described backlight unit, it will be described in detail, and the rest of the configuration will be easily adopted since the configuration generally used in the art, The description will be omitted.
  • the light guide plate 10 includes a base layer 11 including left and right light incident portions 14a and 14b through which light is incident on a side surface, and a diffusion ink layer formed on a rear surface of the base layer 11 ( 12) and diffusion ink non-coated regions 13a and 13b to which the diffusion ink is not applied, respectively, on the left and right light incident portions of the back side of the base layer.
  • the base layer 11 includes a left light incident portion 14a and a right light incident portion 14b through which light is incident from the light source 20 to the side.
  • the light incident on the left and right light incident parts 14a and 14b is reflected and emitted upward, and thus the light is uniformly distributed on the front of the light guide plate 10.
  • the base layer 11 may be formed using a composition including a transparent resin and a light diffusing agent.
  • the transparent resin is at least one selected from an acrylic resin, a styrene-acrylic copolymer resin, a styrene resin, a styrene-acrylonitrile resin, and a polycarbonate resin, which is inexpensive and has high light transmittance and shows excellent durability. desirable.
  • the acrylic resin may be a methacrylic acid alkyl ester such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate or 2-ethylhexyl methacrylate; Alkyl acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate and butyl acrylate; Methacrylic acid cycloalkyl esters such as cyclohexyl methacrylate, 2-methylcyclohexyl methacrylate and dicyclopentanyl methacrylate; Acrylic acid cycloalkyl esters such as cyclohexyl acrylate and 2-methylcyclohexyl acrylate; Methacrylic acid aryl esters such as phenyl methacrylate and benzyl methacrylate; It is preferable that it is any one homopolymer or 2 or more types of copolymers chosen from acrylic acid aryl ester, such as phenyl acrylate and benzyl acrylate
  • the styrene-acrylic copolymer resin may include at least one selected from alkyl methacrylate, alkyl acrylate, cycloalkyl methacrylate, cycloalkyl acrylate, aryl methacrylate and aryl acrylate, and styrene and ⁇ -methyl. Preference is given to at least one copolymer selected from styrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene.
  • the styrene resin is preferably any one homopolymer or a copolymer thereof selected from styrene, ⁇ -methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, and p-methoxystyrene.
  • Polycarbonate resins are also groups of linear and branched aromatic polycarbonate homopolymers, polyester copolymers or mixtures of one or more thereof prepared by reacting dihydroxy phenol with phosgene or by reaction of dihydroxy phenol with a carbonate precursor. This is preferred.
  • the light diffusing agent is used to scatter light, and it is preferable to use one or more types of particles of organic particles and inorganic particles alone or in combination.
  • organic particles and inorganic particles For example, silicon, acrylic, styrene, methyl methacrylate and styrene copolymers, polycarbonate, butyl acrylate, olefinic crosslinked or uncrosslinked fine particles, silica, talc, calcium carbonate, barium sulfate, titanium dioxide (TiO 2 ) and the like can be used.
  • the average particle diameter of the said light diffusing agent is 0.5 micrometer-5.0 micrometers. More preferably, the average particle diameter of the light diffusing agent is 0.8 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the light diffusing agent is less than 0.5 ⁇ m, not only the dispersibility with the transparent resin is deteriorated but also the light scattering characteristics are deteriorated, thereby causing a problem in that the luminous efficiency is lowered.
  • the average particle diameter of the light diffusing agent exceeds 5.0 ⁇ m has a disadvantage in that the light diffusion performance is reduced compared to the same amount can not diffuse the light.
  • the light diffusing agent is preferably used that the absolute value of the refractive index difference with the transparent resin is 0.1 to 1.1.
  • the absolute value of the refractive index difference between the light diffusing agent and the transparent resin is within the above range, it is possible to provide a light diffusing light guide plate 10 having good light diffusing characteristics and having excellent luminous efficiency.
  • the concentration of the light diffusing agent is derived in consideration of the uniformity of the luminance and illuminance as a whole according to the size of the light guide plate, there is no need to specifically limit the range.
  • the light diffusing agent is included 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the transparent resin.
  • the light diffusing agent is less than 1 part by weight based on the above criteria, the incident light cannot be diffused efficiently.
  • the light diffusing agent is more than 10 parts by weight, the transmittance of the light is lowered and luminance may be lowered.
  • composition including the transparent resin and the light diffusing agent used to form the base layer 11 may further comprise an initiator, if necessary, the initiator may be selected from those generally used in the art. .
  • the initiator may be selected from benzene ether, benzyl ketal, alpha hydroxy alkylphenone, amino alkyl phenone, phosphine oxide.
  • the initiator is specifically 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] 2-morpholinepropanone-1, diphenylketonebenzyldimethylketal, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1 -One, 4-hydroxycyclophenyl ketone, dimethoxy-2-phenylacetophenone, anthraquinone, fluorene, triphenylamine, carbazole, 3-methylacetophenone, 4-knoloacetophenone, 4,4- Dimethoxyacetophenone, 4,4-diaminobenzophenone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphineoxide, bis (2,9-dimethoxybenzoyl)- 2,4,4-
  • the content of the initiator is not limited, it is preferable to add 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the transparent resin. If the amount of the initiator is less than 0.1 part by weight, the curing rate is slow, and if the amount is more than 10 parts by weight, poor adhesion or cracking may occur due to excessive curing shrinkage.
  • composition including the transparent resin and the light diffusing agent used to form the base layer at least one selected from additives such as ultraviolet absorbers, heat stabilizers, antioxidants, antistatic agents, etc. It may further include.
  • the ultraviolet absorbers include benzophenone ultraviolet absorbers, benzotriazole ultraviolet absorbers, and formamidine ultraviolet absorbers, and these may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the ultraviolet absorbent is not limited, but is 0.001 to 5 parts by weight, preferably 0.01 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the transparent resin used for the base layer 11.
  • the ultraviolet absorber is included in the range based on the above criteria, it is possible to provide a light diffusion plate 10 that is stable to ultraviolet rays.
  • thermal stabilizer examples include piperidinyl esters, oxazolidines and piperidinooxazolidines, pyrridispyroacetals, and diazacycloalkanones, which may be used alone or in combination of two or more thereof. Can be.
  • the content of the thermal stabilizer is not limited, but is 0.001 to 5 parts by weight, preferably 0.01 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the transparent resin used for the base layer 11.
  • the heat stabilizer is included in the above range on the basis of the above, it is possible to provide a light diffusion light guide plate 10 that is stable at high temperature.
  • a phenolic antioxidant, phosphorus antioxidant, sulfur-type antioxidant, etc. are mentioned, Among these, a phenolic antioxidant and phosphorus antioxidant are preferable.
  • the phenolic antioxidant can be most preferably used because it can prevent coloring of the molded body due to heat, oxidative degradation, or the like, without lowering transparency, heat resistance, or the like.
  • the content of the antioxidant is 0.001 to 5 parts by weight, preferably 0.01 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the transparent resin used for the base layer 11.
  • the antistatic agent examples include water-soluble metal oxide particles, conductive polymers, surfactants, hydrophilic monomers, and ion conductive monomers.
  • conductive polymers having excellent heat resistance and surfactants having excellent permeability and antistatic properties are preferably used.
  • More preferably, a cationic surfactant having a quaternary amine salt structure having advantages of excellent antistatic properties and dispersibility is preferable.
  • the surface resistivity should show 10 11 ⁇ / cm2 or less, and the content can be appropriately adjusted in consideration of this.
  • the light diffusing light guide plate 10 it is important to form a transparent film, so it is good to adjust the material and content in consideration of this.
  • Forming method for manufacturing the substrate layer 11 is not limited, and various methods such as extrusion molding, vacuum molding, hot press molding, coextrusion molding, thermal curing, and photocuring may be used. Of these, the easiest way to manufacture is extrusion.
  • the diffusion ink layer 12 is formed on the rear surface of the base layer 11.
  • the diffusion ink layer 12 serves to reflect light trapped inside the substrate layer 11 and to emit the light upwardly, and is formed by forming diffusion ink on the rear surface of the substrate layer 11.
  • the diffusion ink layer 12 is formed on a portion of the rear surface of the base layer 11. That is, the back surface of the base layer 11 includes the diffusion ink non-coated regions 13a and 13b to which the diffusion ink is not applied.
  • the diffusion ink non-coated regions 13a and 13b are preferably formed on the left and right light incident portions 14a and 14b. Forming the diffusion ink non-coated regions 13a and 13b on the left and right light incident portions 14a and 14b to which light is directly incident from the light source 20 is high even without forming the diffusion ink layer 12. This is because it represents luminance. Therefore, the light diffusing light guide plate 10 according to the present invention has the advantage that the luminance of the upper surface is uniform as a whole by forming the diffusion ink layer 12 in which the reflectance may be dropped by a predetermined distance from the light source 20.
  • the areas of the diffusion ink non-coated regions 13a and 13b formed on the left and right light incident portions 14a and 14b, respectively are 30% or less with respect to the total area of the back surface of the base layer 11 (total amount). 60% or less), preferably 15 to 30%, respectively. If the area of the diffusion ink non-coated regions 13a and 13b exceeds 30% based on the above criteria, there is a problem in that luminance uniformity is inferior.
  • the diffusion ink layer 12 is formed by forming diffusion ink in the form of dots.
  • the shape of the dot is not limited, for example, the dot may be circular, elliptical, rhombus, square, or a combination thereof.
  • the dot-shaped diffusion ink layer 12 can be easily formed by printing the diffusion ink by an inkjet method.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the diffusion ink can be used without limitation to those used in the art.
  • the diffusion ink may be one including a (meth) acrylate compound and an initiator.
  • the (meth) acrylate compound can be used without limitation those used in the art.
  • the (meth) acrylate compound may use a polyfunctional (meth) acrylate compound having two or more (meth) acrylate groups in a molecule.
  • polyfunctional (meth) acrylate compound examples include dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and pentaerythritol tri (meth).
  • the (meth) acrylate compound may use a monofunctional (meth) acrylate compound having one (meth) acrylate group in a molecule.
  • the monofunctional (meth) acrylate compound is hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, iso-decyl (Meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, tetrahydroperfuryl (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, isobornol (meth) acrylate, etc. can be illustrated. These can be used individually or in combination of 2 or more, respectively.
  • the monofunctional (meth) acrylate compound and the polyfunctional (meth) acrylate compound may be used alone or in combination, and may be replaced with various other (meth) acrylate compounds not exemplified above if necessary. .
  • the initiator may be selected from those generally used in the art.
  • the initiator may be selected from benzene ether, benzyl ketal, alpha hydroxy alkylphenone, amino alkyl phenone, phosphine oxide.
  • the initiator is specifically 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] 2-morpholinepropanone-1, diphenylketonebenzyldimethylketal, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1 -One, 4-hydroxycyclophenyl ketone, dimethoxy-2-phenylacetophenone, anthraquinone, fluorene, triphenylamine, carbazole, 3-methylacetophenone, 4-knoloacetophenone, 4,4- Dimethoxyacetophenone, 4,4-diaminobenzophenone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphineoxide, bis (2,9-dimethoxybenzoyl)- 2,4,4-
  • the content of the initiator is not limited, it is preferable to add 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the (meth) acrylate compound. If the amount of the initiator is less than 0.1 part by weight, the curing rate is slow, and if the amount is more than 10 parts by weight, poor adhesion or cracking may occur due to excessive curing shrinkage.
  • the diffusion ink may be added, if necessary, by adjusting the content of additives such as ultraviolet stabilizers, heat stabilizers and the like commonly used in the art within a range that does not impair the function of the diffusion ink.
  • additives such as ultraviolet stabilizers, heat stabilizers and the like commonly used in the art within a range that does not impair the function of the diffusion ink.
  • the diffusion ink layer 12 is preferably formed such that the ink density calculated by Equation 1 below becomes lower toward the left and right light incident portions 14a and 14b starting from the center of the back surface of the base layer 11.
  • the ink density calculated by Equation 1 at the center of the back surface of the substrate layer 11 is 0.15 to 0.25. If the ink density is less than 0.15, there is a problem that the uniformity of the brightness is lowered, and if the ink density is greater than 0.25, the emission efficiency is lowered. Therefore, in consideration of the uniformity of luminance and the emission efficiency, the ink density calculated by Equation 1 is preferably 0.15 to 0.25.
  • Equation 1 in order to increase the ink density at the center of the back surface of the base layer 11, it is assumed that a dot having the same diameter is formed on the back surface of the base layer 11, or the distance between the dots is narrowed, or the dot When the distance between them is kept constant, it can be achieved by increasing the dot area. Therefore, in the present invention, the size of the dots and the distance between the dots do not need to be limited. When the ink density is 0.15 to 0.25 as calculated by Equation 1, the present invention can easily achieve the desired object.
  • the backlight unit according to the present invention includes the light guide plate 10 according to the present invention described above.
  • the backlight unit may include a light guide plate 10 according to the present invention, a reflective plate 30 formed on a rear surface of the light guide plate 10, and both side surfaces of the light guide plate 10. It includes a light source 20 is fixed.
  • a diffusion sheet and a prism sheet may be provided on the upper surface of the light guide plate 10 to improve luminance.
  • the light emitting diode is illustrated in the drawing as the light source 20, which is an exemplary embodiment, those skilled in the art will recognize the light source 20 as EL (Electro Luminescence), CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), or HCFL (Hot Cathode Fluorescent Lamp). It will be understood that it is easy to change.
  • liquid crystal display according to the present invention includes the backlight unit according to the present invention described above.
  • the liquid crystal display device may be a reflection type, transmissive type, transflective type LCD, or a liquid crystal display device having various driving methods such as TN type, STN type, OCB type, HAN type, VA type, and IPS type. Configurations are well known in the art and thus detailed descriptions are omitted.
  • the present invention also provides a liquid crystal display device having the backlight unit.
  • the liquid crystal display device includes a backlight unit including a light guide plate 10 formed of the composition of the present invention.
  • the liquid crystal display device is also not limited in structure, and may employ a structure known in the art.
  • a substrate layer having a size of 900 ⁇ 4 mm was formed (in this case, the light sources were placed on the left and right sides in the horizontal direction (500 mm), respectively).
  • the ink composition for inkjet printing used a transparent resin (PMMA, refractive index (n): 1.495).
  • the circular dots were formed in the remaining areas except for 15 mm on each of the left and right sides based on the horizontal direction (500 mm) of the back side of the base layer, and the maximum ink density in the center was as shown in Table 1 below. Ink density distribution at this time was as shown in FIG.
  • a circular dot was formed on the entire back surface of the substrate layer, but the maximum ink density in the center was performed in the same manner as in Example 1 except that the ink density distribution was as shown in FIG. 5. same.
  • a light diffuser plate was mounted on a 42-inch backlight unit to measure maximum and minimum luminance with a luminance meter (RISA-COLOR8, HI-LAND).
  • the luminance was set as the tread of the light emitted per unit area (cd / m2) and the uniformity was determined by the following equation (2).
  • the distance between the light source (LED) and the diffusion plate was 20mm, and the distance between the light sources was horizontal (15.42mm) and vertical (15.75mm). The lower the luminance uniformity, the better the characteristics.
  • the emitted light amount was measured by an illuminometer (Watts / area), and the emission efficiency of the incident light amount (calculated as power consumption) was calculated by Equation 3 below.
  • the circular dots were formed in the remaining areas except for 15 mm (3% of the total area) on the left and right sides based on the horizontal direction (500 mm) of the back side of the base layer, and the maximum ink density in the center was It was as shown in Table 1.
  • Table 1 the maximum ink density in the center was It was as shown in Table 1.
  • a circular dot was formed in the entire area of the back surface of the substrate layer, but the maximum ink density was performed in the same manner as in Example 4 except that the maximum ink density was as shown in Table 1 below.
  • the luminance uniformity test and the emission efficiency were measured in the same manner as in Experimental Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
  • the center has a predetermined ink density without forming a diffusion ink layer by a predetermined distance from the side from which the light source of the light guide plate is incident according to the present invention.
  • the density of the diffusion ink layer deviates from the preferred range of the present invention, it is confirmed that the luminance uniformity and the emission efficiency are excellent.
  • the emission efficiency is somewhat higher, but the luminance uniformity is lowered, and in Comparative Example 2, the luminance uniformity is very low.
  • Example 4 in which the density of the diffusion ink layer is included in the preferred range of the present invention, Comparative Example 4 in which the density of the diffusion ink layer is outside the preferred range of the present invention. It can be seen that the luminance uniformity and the emission efficiency are very excellent.

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Abstract

본 발명은 광학산 도광판에 관한 것으로서, 투명수지와 광확산제를 포함하는 조성물을 사용하여 형성된 것으로 측면으로 광이 입사되는 좌측 및 우측 광입사부를 포함하는 기재층; 상기 기재층의 배면에 확산 잉크를 도트 형태로 형성하여서 된 확산 잉크층; 및 상기 기재층 배면의 좌측 및 우측 광입사부 측에 각각 확산 잉크가 도포되지 않은 확산 잉크 비도포 영역을 포함하여 이루어지며, 상기 확산 잉크층은 기재층 배면의 중앙에서 광입사부 측으로 갈수록 잉크 밀도가 낮아지도록 형성되며, 상기 기재층 배면의 중앙에서의 상기 잉크 밀도는 0.15 내지 0.25인 것을 특징으로 하는 도광판을 제공한다.

Description

광확산 도광판, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치
본 발명은 광확산 도광판, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛은 광원이 배치된 형태에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 분류되고, 상기 광원으로는 EL(Electro Luminescence), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), 발광 다이오드(LED) 등이 사용된다. 그 중에서 에지형 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 유닛에 비하여 광원의 개수를 대폭 줄일 수 있어 각종 액정 표시장치에서 많이 채용되고 있다.
일반적인 에지형 백라이트 유닛은 도광판과, 상기 도광판의 배면에 형성되는 반사판 및 상기 도광판의 양측면에 고정되는 광원을 포함한다. 상기와 같이 구성되는 에지형 백라이트 유닛에서 도광판은 광원으로부터 입사된 빛을 반사시켜 상측으로 출사되도록 하여주어 도광판 전면에 빛이 고르게 분포되도록 도와준다. 도면에 도시하지는 않았으나, 휘도를 향상시켜주기 위하여 상기 도광판의 상면에는 확산시트와 프리즘 시트가 구비된다.
그러나, 종래의 백라이트 유닛은 도광판 측면의 광원으로부터 도광판에 입사되는 광이 상측으로 충분히 출사되지 못하여 발광효율이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 그에 따라 도광판의 내부에 광확산제를 포함시켜 도광판 내부에 갇혀 있는 빛을 산란시켜 발광효율을 높이고자 하는 시도가 있었으나, 종래의 도광판은 여전히 충분한 발광효율을 얻지 못하고 있다는 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 도광판으로 입사되는 광을 상측으로 최대한 출사시켜 휘도의 균일도가 우수할 뿐만 아니라 발광효율을 극대화시킬 수 있는 광확산 도광판을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 휘도 균일도가 우수하면서 발광효율을 극대화시킬 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은 휘도 균일도가 우수하면서 발광효율을 극대화시킬 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하고자 본 발명은, 투명수지와 광확산제를 포함하는 조성물을 사용하여 형성된 것으로 측면으로 광이 입사되는 좌측 및 우측 광입사부를 포함하는 기재층; 상기 기재층의 배면에 확산 잉크를 도트 형태로 형성하여서 된 확산 잉크층; 및 상기 기재층 배면의 좌측 및 우측 광입사부 측에 각각 확산 잉크가 도포되지 않은 확산 잉크 비도포 영역을 포함하여 이루어지며,
상기 확산 잉크층은 기재층 배면의 중앙에서 광입사부 측으로 갈수록 하기 수학식 1로 계산되는 잉크 밀도가 낮아지도록 형성되며,
상기 기재층 배면의 중앙에서의 상기 잉크 밀도는 0.15 내지 0.25인 것을 특징으로 하는 도광판을 제공한다.
<수학식 1>
[규칙 제91조에 의한 정정 23.09.2011]　
Figure WO-DOC-FIGURE-12
(상기 수학식 1에서 d는 도트 직경을 나타내고, A는 도트간 거리를 나타낸다.)
상기 좌측 및 우측 광입사부 측 각각에 형성되는 상기 확산 잉크 비도포 영역의 면적은 기재층 배면의 전체 면적에 대하여 각각 30% 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 좌측 및 우측 광입사부 측 각각에 형성되는 상기 확산 잉크 비도포 영역의 면적은 기재층 배면의 전체 면적에 대하여 각각 15 내지 30%로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 광확산제는 평균입경이 0.5 내지 5.0㎛인 것이 바람직하다.
상기 투명수지와 상기 광확산제의 굴절률 차이가 0.1 내지 1.1인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 백라이트 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광확산 도광판은 기재층의 배면으로 소정의 분포 밀도를 갖는 도트 형태의 확산 잉크층이 형성되며, 상기 기재층 내부에는 소정의 평균입경과 굴절률을 갖는 광확산제가 포함되어 있어 도광판의 측면으로부터 입사되는 광의 출사율을 최대한 높일 수 있으며, 그에 따라 발광효율을 극대화시킬 수 있다. 따라서 상기한 광확산 도광판을 백라이트 유닛 및 액정 표시장치에 적용할 경우 발광효율을 극대화시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지형 발광 다이오드의 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 도광판의 배면을 나타낸 사시도이다.
도 4는 수학식 1의 잉크 밀도 계산식의 이해를 돕기 위해 제시된 도면이다.
도 5는 실시예 및 비교예에 따른 잉크 밀도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 및 비교예의 잉크 밀도 분포에 따른 휘도 균일도 및 출사효율을 나타낸 그래프이다.
<부호의 설명>
10 : 도광판
11 : 기재층 12 : 확산 잉크층
13a, 13b : 확산 잉크 비도포 영역 14a, 14b : 광입사부
20 : 광원
30 : 반사판
이하, 첨부된 도면을 참조하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지형 발광 다이오드의 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 측단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 도광판의 배면을 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 도광판(10)과, 상기 도광판(10)의 배면에 형성되는 반사판(30) 및 상기 도광판(10)의 양측면에 고정되는 광원(20)을 포함한다.
도면에 도시하지는 않았으나, 휘도를 향상시켜주기 위하여 상기 도광판(10)의 상면에는 확산시트와 프리즘 시트가 구비될 수 있다. 또한 상기 광원(20)으로 도면에서는 발광 다이오드를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서 당업자라면 상기 광원(20)을 EL(Electro Luminescence), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)로 변경하는 것이 용이하다는 것을 이해할 것이다.
본 발명은 상기한 백라이트 유닛에서 도광판(10)에 그 특징이 있으므로, 이에 대하여 상세하게 설명하며, 이를 제외한 나머지 구성은 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 구성을 용이하게 채용할 수 있는 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 도광판(10)은 측면으로 광이 입사되는 좌측 및 우측 광입사부(14a,14b)를 포함하는 기재층(11)과, 상기 기재층(11)의 배면에 형성된 확산 잉크층(12) 및 상기 기재층 배면의 좌측 및 우측 광입사부 측에 각각 확산 잉크가 도포되지 않은 확산 잉크 비도포 영역(13a,13b)을 포함하여 이루어진다.
상기 기재층(11)은 광원(20)으로부터 측면으로 광이 입사되는 좌측 광입사부(14a)와 우측 광입사부(14b)를 포함하여 이루어진다. 상기 좌측 및 우측 광입사부(14a,14b)로 입사된 광은 반사되어 상측으로 출사되며, 그에 따라 도광판(10) 전면에 빛이 고르게 분포되게 된다.
상기 기재층(11)은 투명수지와 광확산제를 포함하는 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
상기 투명수지는 가격이 저렴하면서 광투과성이 높고, 내구성이 우수한 특성을 보이는 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지 및 폴리카보네이트 수지 중 선택되는 적어도 일종인 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등의 메타크릴산알킬에스테르; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 등의 아크릴산알킬에스테르; 시클로헥실메타크릴레이트, 2-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트 등의 메타크릴산시클로알킬에스테르; 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트 등의 아크릴산시클로알킬에스테르; 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 등의 메타크릴산아릴에스테르; 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 등의 아크릴산아릴에스테르 중에서 선택된 어느 하나의 단독 중합체 또는 2종 이상의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한 스티렌-아크릴계 공중합체 수지는 메타크릴산알킬에스테르, 아크릴산알킬에스테르, 메타크릴산시클로알킬에스테르, 아크릴산시클로알킬에스테르, 메타크릴산아릴에스테르, 아크릴산아릴에스테르 중 선택되는 하나 이상과 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 하나 이상의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한 스티렌계 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한 폴리카보네이트 수지는 디히드록시 페놀과 포스겐을 반응시키거나 디히드록시 페놀과 카보네이트 전구체의 반응에 의하여 제조된 선형 및 가지 달린 방향족 폴리카보네이트 단일 중합체, 폴리에스터 공중합체 또는 이들 일종 이상의 혼합물로 이루어진 군이 바람직하다.
상기 광확산제는 광의 산란을 도모하기 위하여 사용되는 것으로서 유기입자, 무기입자 중 일종 이상의 입자를 단독 또는 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 일례로, 실리콘계, 아크릴계, 스티렌계, 메타크릴산메틸ㆍ스티렌 공중합물계, 폴리카보네이트계, 부틸아크릴레이트, 올리핀계 가교 또는 미가교의 미립자, 실리카, 탈크(Talc), 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄(TiO2) 등이 사용될 수 있다.
상기 광확산제의 평균 입경은 0.5㎛ 내지 5.0㎛인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게 상기 광확산제의 평균 입경이 0.8㎛ 내지 4㎛인 것이 좋다. 상기 광확산제의 평균 입경이 0.5㎛ 미만일 경우는 투명수지와의 분산성이 떨어질 뿐만 아니라 광의 산란 특성이 저하되어 발광효율이 저하되는 문제점이 있다. 또한 상기 광확산제의 평균 입경이 5.0㎛를 초과할 경우 동일 첨가량 대비 광확산 성능이 저하되어 빛을 확산시킬 수 없다는 단점이 있다.
상기 광확산제는 투명수지와의 굴절률 차이의 절대값이 0.1 내지 1.1인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 광확산제와 투명수지와의 굴절율 차이의 절대값이 상기 범위내인 경우 양호한 광확산 특성을 발휘하여 우수한 발광효율을 갖는 광확산 도광판(10)을 제공할 수 있다.
상기 광확산제의 농도는 해당 도광판의 크기에 따라서 전체적으로 휘도나 조도의 균일도를 고려하여 도출되므로 특별히 그 범위를 한정할 필요는 없다. 바람직하게 상기 광확산제는 투명수지 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 광확산제가 상기의 기준으로 1 중량부 미만일 경우 입사된 광을 효율적으로 확산시킬 수 없으며, 10 중량부를 초과할 경우 광의 투과율이 저하되어 휘도가 낮아 질 수 있다.
상기 기재층(11) 형성에 사용되는 투명수지와 광확산제를 포함하는 조성물은 필요에 따라 개시제를 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 개시제로는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것에서 선택하여 사용할 수 있다.
바람직하게 상기 개시제는 벤젠 에테르계, 벤질 케탈계, 알파 하이드록시 알킬페논계, 아미노 알킬 페논계, 포스핀 옥사이드계에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 개시제는 구체적으로 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아세토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드, 비스(2,9-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드 또는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 예시할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 개시제의 함량은 제한이 없으나, 바람직하게 투명수지 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 개시제의 첨가량이 0.1 중량부 미만이면 경화 속도가 늦고, 그 첨가량이 10중량부를 초과하면 과도한 경화 수축으로 인한 접착력 불량이나 깨짐 현상이 발생할 수 있다.
또한 상기 기재층(11) 형성에 사용되는 투명수지와 광확산제를 포함하는 조성물은 필요에 따라서 본 기술 분야에서 알려진 자외선 흡수제, 열안정제, 산화방지제, 대전방지제 등의 첨가제에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 흡수제는 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 포름아미딘계 자외선 흡수제 등이 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용 할 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 함량은 제한되지 않으나, 기재층(11)에 사용되는 투명수지 100중량부에 대하여 0.001~5중량부이고, 바람직하게는 0.01~2중량부이다. 상기 자외선 흡수제가 상기의 기준으로 상기 범위내로 포함될 경우 자외선에 안정된 광확산 도광판(10)을 제공할 수 있다.
상기 열안정제로서는 피페리디닐에스터류, 옥사졸리딘과 피페리디노옥사졸리딘류, 피레리디스피로아세탈류, 디아자사이클로알카논류 등이 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용 할 수 있다. 상기 열안정제의 함량은 제한되지 않으나, 기재층(11)에 사용되는 투명 수지 100중량부에 대하여 0.001~5중량부이고, 바람직하게는 0.01~2중량부이다. 상기 열안정제가 상기의 기준으로 상기 범위내로 포함될 경우 고온에 안정된 광확산 도광판(10)을 제공할 수 있다.
상기 산화 방지제로서는 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 황계 산화 방지제 등을 들 수 있고, 이들 중에서 페놀계 산화 방지제와 인계 산화 방지제가 바람직하다. 특히 페놀계 산화 방지제는 투명성, 내열성 등을 저하시키지 않고, 열이나 산화 열화 등에 의한 성형체의 착색이나 물성의 저하를 방지할 수 있어 가장 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 산화 방지제의 함량은 기재층(11)에 사용되는 투명 수지 100중량부에 대하여 0.001~5중량부이고, 바람직하게는 0.01~2중량부이다. 상기 산화방지제가 상기의 기준으로 상기 범위내에 포함될 경우 산화방지 특성이 우수한 광확산 도광판(10)을 제공할 수 있다.
상기 대전 방지제로서는 일반적으로 수용성의 금속산화물 입자, 전도성 고분자, 계면활성제, 친수성 모노머, 이온전도성 모노머 등을 들 수 있으며, 이중 바람직하게는 내열성이 뛰어난 전도성 고분자와 투과도 및 대전방지 특성이 뛰어난 계면활성제를 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 뛰어난 대전 방지 특성 및 분산성의 장점을 갖는 4급 아민염 구조의 양이온 계면활성제를 사용하는 것이 좋다. 통상적으로 대전 방지성능을 보이기 위해서는 표면저항률이 1011Ω/㎠ 이하를 보여야 하며, 이를 고려하여 그 함량을 적절히 조절할 수 있다. 아울러 광확산 도광판(10)의 경우 투명한 막을 형성해야 하는 것이 중요하므로, 이를 고려하여 재료 및 함량을 조절하는 것이 좋다.
상기한 기재층(11)을 제조하기 위한 형성 방법은 제한되지 않으며 압출성형, 진공성형, 열프레스성형, 공압출성형, 열경화, 광경화 등 다양한 방법이 사용 가능하다. 이 중 제조상 가장 용이한 방식은 압출성형이다.
상기 확산 잉크층(12)은 기재층(11)의 배면에 형성된다. 상기 확산 잉크층(12)은 기재층(11)의 내부에 갇힌 광을 반사시켜 상부로 출사시켜주는 역할을 하며, 확산 잉크를 기재층(11)의 배면에 형성하여 이루어진다.
상기 확산 잉크층(12)은 기재층(11)의 배면 일부에 형성된다. 즉, 상기 기재층(11)의 배면에는 확산 잉크가 도포되지 않은 확산 잉크 비도포 영역(13a,13b)이 포함된다. 상기 확산 잉크 비도포 영역(13a,13b)은 좌측 및 우측 광입사부(14a,14b) 측에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 확산 잉크 비도포 영역(13a,13b)을 광원(20)으로부터 광이 직접 입사되는 좌측 및 우측 광입사부(14a,14b) 측에 형성하는 것은, 확산 잉크층(12)을 형성하지 않아도 높은 휘도를 나타내기 때문이다. 따라서 광원(20)으로부터 소정의 거리 만큼 떨어져 반사율이 떨어질 수 있는 확산 잉크층(12)을 형성함으로서 본 발명에 따른 광확산 도광판(10)은 상면의 휘도가 전체적으로 균일해지는 이점이 있다.
이때, 상기 좌측 및 우측 광입사부(14a,14b) 측에 각각 형성되는 상기 확산 잉크 비도포 영역(13a,13b)의 면적은 기재층(11) 배면의 전체 면적에 대하여 각각 30% 이하(총합계 60% 이하), 바람직하게는 각각 15 내지 30%로 형성되는 것이 좋다. 상기 확산 잉크 비도포 영역(13a,13b)의 면적이 상기의 기준으로 각각 30%를 초과할 경우 휘도 균일성이 떨어지는 문제점이 있다.
바람직하게 상기 확산 잉크층(12)은 확산 잉크를 도트 형태로 형성하여서 된 것이 바람직하다. 상기 도트의 형상은 제한이 없으며, 예를 들어 상기 도트는 원형, 타원형, 마름모형, 사각형이거나 이들의 조합일 수 있다.
상기 도트 형상의 확산 잉크층(12)은 확산 잉크를 잉크젯 방법으로 인쇄하면 용이하게 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 기재층(11) 배면에 형성되는 확산 잉크의 잉크 밀도를 소정의 범위로 조절함으로써 극대화된 출사효율을 얻을 수 있도록 한 것에 중요한 특징이 있다. 따라서 상기 확산 잉크는 당해 분야에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
일 예로 상기 확산 잉크는 (메타)아크릴레이트 화합물과 개시제를 포함하여 이루어지는 것을 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 화합물은 당해 분야에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
일 예로 상기 (메타)아크릴레이트 화합물은 분자내에 (메타)아크릴레이트기가 2개 이상인 다관능 (메타)아크릴레이트 화합물을 사용할 수 있다.
상기 다관능 (메타)아크릴레이트 화합물은 구체적으로 디펜타에리스톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스톨펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트 및 1,4-시클로헥산디메탄올디(메타)아크릴레이트 등을 예시할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또 다른 예로 상기 (메타)아크릴레이트 화합물은 분자 내에 (메타)아크릴레이트기가 하나인 단관능 (메타)아크릴레이트 화합물을 사용할 수 있다.
상기 단관능 (메타)아크릴레이트 화합물은 구체적으로 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소-덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보네올(메타)아크릴레이트 등을 예시할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 단관능 (메타)아크릴레이트 화합물과 다관능 (메타)아크릴레이트 화합물은 각각 단독으로 또는 병용이 가능하며, 필요에 따라서는 상기에서 예시하지 않은 다양한 다른 (메타)아크릴레이트 화합물로 대체가 가능하다.
상기 개시제로는 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것에서 선택하여 사용할 수 있다.
바람직하게 상기 개시제는 벤젠 에테르계, 벤질 케탈계, 알파 하이드록시 알킬페논계, 아미노 알킬 페논계, 포스핀 옥사이드계에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 개시제는 구체적으로 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아세토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드, 비스(2,9-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드 또는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 예시할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 개시제의 함량은 제한이 없으나, 바람직하게 (메타)아크릴레이트 화합물 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 개시제의 첨가량이 0.1 중량부 미만이면 경화 속도가 늦고, 그 첨가량이 10중량부를 초과하면 과도한 경화 수축으로 인한 접착력 불량이나 깨짐 현상이 발생할 수 있다.
상기 확산 잉크는 필요에 따라서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 자외선 안정제, 열안정제 등의 첨가제를 확산 잉크의 기능을 해치지 않는 범위 내에서 그 함량을 조절하여 첨가할 수 있다.
상기 확산 잉크층(12)은 기재층(11) 배면의 중앙을 기점으로 좌측 및 우측 광입사부(14a,14b)측으로 갈수록 하기 수학식 1로 계산되는 잉크 밀도가 낮아지도록 형성한 것이 바람직하다.
<수학식 1>
[규칙 제91조에 의한 정정 23.09.2011]　
Figure WO-DOC-FIGURE-87
(상기 수학식 1에서 d는 도트 직경을 나타내고, A는 도트간 거리를 나타낸다.)
이때, 상기 기재층(11) 배면의 중앙에서의 상기 수학식 1로 계산되는 잉크 밀도는 0.15 내지 0.25인 것이 바람직하다. 상기 잉크 밀도가 0.15 미만일 경우 휘도의 균일도가 떨어지는 문제점이 있으며, 상기 잉크 밀도가 0.25를 초과할 경우 출사효율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 휘도의 균일도와 출사효율을 고려할 때 수학식 1로 계산되는 잉크밀도는 0.15 내지 0.25인 것이 바람직하다.
도 4는 수학식 1의 잉크 밀도 계산식의 이해를 돕기 위해 제시된 도면이다. 도 4에서 보는 바와 같이 도트 형태의 잉크간 거리와 도트 직경에 따라 변화된다. 따라서 수학식 1을 토대로 하여 볼 때, 기재층(11) 배면 중앙의 잉크밀도를 높게 하기 위해서는 기재층(11) 배면에 동일한 직경을 갖는 도트를 형성한다고 가정할 때 도트간 거리를 좁게 하거나, 도트간 거리를 일정하게 유지하는 경우에는 도트 면적을 크게 하면 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 도트의 크기나 도트간 거리는 한정할 필요가 없으며, 상기 수학식 1로 계산시 잉크밀도가 0.15 내지 0.25이면, 본 발명이 원하는 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기한 본 발명에 따른 도광판(10)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 도광판(10)과, 상기 도광판(10)의 배면에 형성되는 반사판(30) 및 상기 도광판(10)의 양측면에 고정되는 광원(20)을 포함한다.
도면에 도시하지는 않았으나, 휘도를 향상시켜주기 위하여 상기 도광판(10)의 상면에는 확산시트와 프리즘 시트가 구비될 수 있다. 또한 상기 광원(20)으로 도면에서는 발광 다이오드를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서 당업자라면 상기 광원(20)을 EL(Electro Luminescence), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)로 변경하는 것은 용이하다는 것을 이해할 것이다.
또한 본 발명에 따른 액정표시장치는 상기한 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 포함한다.
상기 액정표시장치는 반사형, 투과형, 반투과형 LCD 또는 TN형, STN형, OCB형, HAN형, VA형, IPS형 등의 각종 구동 방식의 액정표시장치가 적용될 수 있으며, 이러한 액정표시장치의 구성은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 또한, 상기 백라이트 유닛을 구비한 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 액정 디스플레이 장치는 본 발명의 조성물로 형성된 도광판(10)을 포함하는 백라이트 유닛을 구비한다.
상기 액정 디스플레이 장치 역시 그 구조에 제한이 없으며, 본 기술분야에서 알려진 구조를 채용할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
<실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2>
투명수지(PMMA, 굴절률(n):1.495) 95중량부와 광확산제(poly styrene, 굴절율(n): 1.59, 평균입경 4㎛) 5중량부로 이루어진 조성물을 이용하여 압출 성형하여 크기가 500×900×4mm 크기의 기재층을 형성하였다(이때 광원은 가로방향(500mm)의 좌우측에 각각 놓여진다). 상기 기재층의 배면에는 잉크젯 인쇄 방법으로 원형의 도트(도트간 거리(A)=15.588mm로 고정, 직경(D)=0.89~1.3mm 사이에서 변경)를 형성하여 두께가 0.1 ㎛인 확산 잉크층을 형성하였다. 이때, 잉크젯 인쇄를 위한 잉크 조성물은 투명수지(PMMA, 굴절률(n):1.495)를 사용하였다. 또한 원형의 도트는 기재층 배면의 가로방향(500mm)을 기준으로 할 때 좌우측 각각 15mm를 제외한 나머지 영역에 형성하였으며, 중앙의 최대 잉크 밀도는 각각 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 하였다. 이때의 잉크 밀도 분포는 각각 도 5에 나타낸 바와 같이 하였다.
<비교예 3>
기재층 배면 전영역에 원형의 도트를 형성하되 중앙의 최대 잉크 밀도는 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하였으며, 이때의 잉크 밀도 분포는 도 5에 나타낸 바와 같다.
<실험예 1>
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 도광판을 42인치 백라이트 유닛에 부착한 후 아래와 같이 휘도균일도 및 출사효율을 측정하고 그 결과를 하기 표 1 및 도 6에 나타내었다.
- 휘도 균일도 테스트
42인치 백라이트 유닛에 광확산판을 장착하여 휘도계(RISA-COLOR8, HI-LAND 社) 로 최대 휘도 및 최소 휘도를 측정하였다.
이때, 휘도는 단위면적당 나오는 빛의 밟기(cd/㎡)으로 하였으며 균일도는 하기 수학식 2로 판단하였다. 이때, 광원(LED)과 확산판 사이의 거리는 20mm로 하였으며, 광원 사이의 간격은 가로(15.42mm), 세로(15.75mm)로 하였다. 휘도 균일도는 그 값이 낮을수록 우수한 특성을 나타낸다.
<수학식 2>
Uniformity(%)={(최대 휘도 - 최소 휘도)/(2*평균 휘도)}*100
- 출사효율
42인치 백라이트 유닛에 광확산판을 장착한 후 출사광량을 조도계(Watts/면적)로 측정한 후 입사광량(소비전력으로 산출)에 대한 출사효율을 하기 수학식 3으로 산출하였다.
<수학식 3>
출사효율(%) = (출사광량/입사광량)*100
<실시예 4>
투명수지(PMMA, 굴절률(n):1.495) 95중량부와 광확산제(TiO2(굴절율(n): 2.6, 평균입경 0.8㎛) 5중량부로 이루어진 조성물을 이용하여 압출 성형하여 크기가 500×900×4mm 크기의 기재층을 형성하였다(이때 광원은 가로방향(500mm)의 좌우측에 각각 놓여진다). 상기 기재층의 배면에는 잉크젯 인쇄 방법으로 원형의 도트(도트간 거리(A)=15.588mm로 고정, 직경(D)=0.89~1.3mm 사이에서 변경)를 형성하여 두께가 0.1 ㎛인 확산 잉크층을 형성하였다. 이때, 잉크젯 인쇄를 위한 잉크 조성물은 투명수지(PMMA, 굴절률(n):1.495)를 사용하였다. 또한 원형의 도트는 기재층 배면의 가로방향(500mm)을 기준으로 할 때 좌우측 각각 15mm(전체 면적의 3%)를 제외한 나머지 영역에 형성하였으며, 중앙의 최대 잉크 밀도는 각각 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 하였다. 이렇게 제조된 도광판을 이용하여 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 휘도 균일도 테스트 및 출사효율을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 4>
기재층 배면 전영역에 원형의 도트를 형성하되 중앙의 최대 잉크 밀도는 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 한 것을 제외하고는 실시예4와 동일하게 실시하여 도광판을 제조하였으며, 이렇게 제조된 도광판을 이용하여 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 휘도 균일도 테스트 및 출사효율을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
구분 중앙 잉크밀도 휘도 균일도 출사효율
비교예 1 0.10 12.0 71.1
실시예 1 0.15 9.5 64.8
실시예 2 0.20 9.1 60.7
실시예 3 0.25 10.2 56.8
비교예 2 0.3 13.9 51.9
비교예 3 0.3 10.7 32.2
실시예 4 0.20 10.2. 38
비교예 4 0.30 14.1 22
상기 표 1및 도 6에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 도광판의 광원이 입사되는 측면에서 소정의 거리만큼 확산 잉크층을 형성하지 않으면서 중앙이 소정의 잉크 밀도를 갖도록 한 실시예 1 내지 3의 경우, 확산 잉크층의 밀도가 본 발명의 바람직한 범위를 벗어나는 비교예 1 및 2에 비하여 휘도균일도와 출사효율이 우수함을 확인할 수 있다. 비교예 1의 경우 출사효율은 다소 높아지지만 휘도 균일도가 떨어지며, 비교예 2의 경우 휘도균일도가 매우 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
아울러 종래의 방법에 따라 도광판 전체에 확산잉크층을 형성한 비교예 3의 경우 출사효율 및 휘도균일도가 본 발명의 실시예에 비하여 떨어지는 것을 확인 할 수 있다.
또한 광확산제로 TiO2를 사용한 실시예 4와 비교예 4의 경우 확산 잉크층의 밀도가 본 발명의 바람직한 범위에 포함된 실시예4가 확산 잉크층의 밀도가 본 발명의 바람직한 범위를 벗어나는 비교예 4에 비하여 휘도 균일도 및 출사효율이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. [규칙 제91조에 의한 정정 23.09.2011]　
    투명수지와 광확산제를 포함하는 조성물을 사용하여 형성된 것으로 측면으로 광이 입사되는 좌측 및 우측 광입사부를 포함하는 기재층; 상기 기재층의 배면에 확산 잉크를 도트 형태로 형성하여서 된 확산 잉크층; 및 상기 기재층 배면의 좌측 및 우측 광입사부 측에 각각 확산 잉크가 도포되지 않은 확산 잉크 비도포 영역을 포함하여 이루어지며, 상기 확산 잉크층은 기재층 배면의 중앙에서 광입사부 측으로 갈수로 하기 수학식 1로 계산되는 잉크 밀도가 낮아지도록 형성되며, 상기 기재층 배면의 중앙에서의 상기 잉크 밀도는 0.15 내지 0.25인 것을 특징으로 하는 광확산 도광판. <수학식 1>
    Figure WO-DOC-FIGURE-11
    (상기 수학식 1에서 d는 도트 직경을 나타내고, A는 도트간 거리를 나타낸다.)
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 좌측 및 우측 광입사부 측 각각에 형성되는 상기 확산 잉크 비도포 영역의 면적은 기재층 배면의 전체 면적에 대하여 각각 30% 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 광확산 도광판.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 좌측 및 우측 광입사부 측 각각에 형성되는 상기 확산 잉크 비도포 영역의 면적은 기재층 배면의 전체 면적에 대하여 각각 15 내지 30%로 형성되는 것을 특징으로 하는 광확산 도광판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광확산제는 평균입경이 0.5 내지 5.0㎛인 것을 특징으로 하는 광확산 도광판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 투명수지와 상기 광확산제의 굴절률 차이가 0.1 내지 1.1인 것을 특징으로 하는 광확산 도광판.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항의 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 청구항 6의 백라이트 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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